Общая генетика (стр. 6 )

- полиплоиды: автоплоиды – олиплоидизация набора хромосом одного вида, аллоплоиды – полиплоидизация набора хромосом гибрида разных видов. Почти половина культурных растений относится к полиплоидам. Полиплоидия широко используется в селекции.

1. Задачи

• Изобразите схематически конъюгацию двух гомологичных хромосом с последовательностью генов АВСДЕКМ٭ЛН и авкедсм٭лн. Объясните, какой тип хромосомной мутации здесь присутствует.

• У нейроспоры два влияющих на рост гена в норме локализованы в одном и том же плече хромосомы обнаружен, однако штамм, в котором эти гены наследуются независимо. Какой тип хромосомной мутации вы можете предположить, объясните это наблюдение?

• Обладающее пониженной плодовитостью растение, гетерозиготное по рецепрокной транслокации и по аллелям Р ( красный цвет растения) и р (зелёный цвет) скрещивалось с обладающим нормальной плодовитостью растением, гомозиготным по аллелю р и со стандартной структурой хромосомного набора. В потомстве было получено 402 растения, в том числе:

пониженная плодовитость, красные 141;

нормальная плодовитость, зелёные 137;

нормальная плодовитость, красные 69;

пониженная плодовитость, зелёные 55.

Определите генетическое, расстояние между локусом Р и концевой точкой транслокации.

• Какое число хромосом должен иметь фертильный отдалённый гибрид от скрещивания вида с 2п=18 хромосомам и вида с 2и= 24 хромосомам?

• Какое расщепление можно ожидать при самоопылении гексаплоида АААааа?

• Почему полиплоидия уменьшает вероятность нахождения генных мутаций?

• Почему гибрид между двумя видами более фертилен, когда он тетраплоид, и менее фертилен, когда диплоид?

• Тетраплоидное растение ржи нормальных размеров при скрещивании с тетраплоидным карликовым растением дало в потомстве 19 растений: 16 растений нормальных и 3 карликовых. Каковы генотипы исходных растений?

Контрольные вопросы для самостоятельной подготовки к занятию № 11

1.  Классификация хромосомных перестроек (делеции, инверсии, дупликации, транслокации, транспозиции).

2.  Какие мутации называются геномными.

3.  Чем отличаются аллоплоиды от автоплоидов.

4.  Мейоз у полиплоидных форм

Основные термины и понятия

Автополиплоид Аллополиплоид

Анеуплоидия Дупликация

Делеция Нуллисомики, моносомики и т. д.

Полиплоид Синдром Дауна

Робертсоновская перестройка Синдром Клайнфельтера

Синдром Тернера Центрическое разделение

Центрическое слияние Транслокация

Транспозиция Тандемная дупликация

Терминальная дупликация

Инверсия (перецентрическая, пароцентрическая )

Моноплоидия, диплоидия, триплоидия и т. д.

Практическая работа № 13: Мутагены среды

Защита рефератов

Практическая работа № 14: Генетика популяций

Цель занятия: Знакомство с закономерностями наследственности и изменчивости в популяции, лежащими в основе микроэволюционного процесса.

Популяция - главный структурный элемент вида. На основе наследственности, изменчивости и отбора в популяциях идут микроэволюционные процессы, приводящие к видообразованию. Популяция – элементарная единица эволюции. Популяционная генетика – это область генетики, изучающая наследственную преемственность в группах организмов, т. е. в популяциях. Популяционная генетика исследует не конкретный индивидуум, а группу особей, гетерогенных по своему генетическому составу. Поэтому популяционно-генетический анализ – наиболее математизированный раздел генетики, который используется для количественного описания, прогнозирования генетических процессов в популяциях и оптимизации воздействия на них. Разработанные в популяционной генетике методы, подходы, модели используются в теории эволюции, экологии, медицине, селекции и других областях.

Популяция - это сообщество особей одного вида, связанных между собой родственными или брачными узами, скрещивающихся между собой или потенциально способных к скрещиванию, существующих совместно на одной территории. Популяции, в которых происходить свободное случайное скрещивание (панмиксия), называются панмиктическими.

Генетическая структура популяции. При изучении эволюционного процесса важной характеристикой является генофонд популяции. Генофонд – это совокупность генотипов всех особей популяции. Например, генофонд популяции из N особей, состоит из 2 N генов каждого локуса и N пар гомологичных хромосом, исключение гены в половых хромосомах гемизигот.

Изучение наследования в популяциях связано с исследованием закономерностей распределения частот аллелей и генотипов в сменяющихся поколениях. В популяционной генетике общее число особей принимается за единицу или 100%. Частоты аллелей и генотипов выражаются в долях единицы или процентах. Закон Дж. Хорди и Г. Ванберга гласит, что процесс наследственной преемственности не ведет к изменению частот аллелей и (при случайном скрещивании) частот генотипов по определенному локусу. Они предложили формулу, отражающую распределение частот аллелей и генотипов в панмиктической популяции, отвечающей следующим требованиям:

1) скрещивания случайны;

2) популяция изолирована и нет оттока и притока генов;

3) новые мутации не появляются;

4) жизнеспособность гамет гомо и гетерозигот равновероятны;

5) популяция достаточно велика, и к ней можно применить законы вероятности. Такая популяция называется равновесной.

Рассмотрим применение закона Харди - Вайнберга. Например, частота доминантного аллеля А обозначить р, а рецессивного q, то р + q = 1, в процентах (р + q = 100). Частота любого генотипа равна произведению частот аллелей. Вероятность генотипа АА равна вероятности (р) аллеля А отца и вероятности (р) аллеля А матери, р х р = р2. Аналогично вероятность генотипа аа равна q2. Генотип Аа возникает, когда аллель А от матери и аллель а от отца и наоборот. Вероятность каждого события равна рq, значит суммарно 2рq. Следовательно, формула для исчисления частот генотипов будет р2 + 2рq + q2 = (р + q) = 1. Если три аллеля частоты р, q,r и р + q + r = 1, также (р + q + r)2 = 1. Взаимосвязи между частотами аллелей и частотами генотипов в соответствии с законом Харди-Вайнберга представлены в таблице 4:

Гаметы ♂\♀	(А) р = 0,7	(а) q = 0.3
(А) р = 0.7	АА р2 = 0,49	Аа рq = 0,21
(а) q = 0.3	Aa pq = 0.21	Aa q2 = 0.09

Например, в какой-то популяции частота аллеля А составляет 60%, то есть в долях единицы А = 0,6 или р = 0,6.Частота аллеля а составляет 0,4 (q = 1 – p). При условии, что частоты А и а одинаковы у самцов и у самок, а скрещивание случайно. Частоты генотипов по формуле Харди-Вайнберга будут следующие: p2 = 0.6 x 0.6 = 0.36 (AA) 2pq = 2 x 0.6 x 0.4 = 0.48 (Aa)

q2 = 0.4 x 0.4 = 0.16

В результате скрещивания частоты аллелей не изменились. Частота аллели А равна частоте АА (0,36) плюс половина Аа(0,48 : 2 = 0,24) получается 0,36 + 0,24 = 0,6. Таким же образом можно подсчитать частоту аллеля а. Как видим, в идеализированной популяции соблюдаются основные положения закона Харди-Вайнберга; ни частоты аллелей, ни частоты генотипов не изменяются из поколения в поколение.

Факторы генетической динамики популяций.

Процесс эволюции популяции двухступенчатый. Первый этап связан с генетической изменчивостью популяции за счёт рекомбинаций и мутаций, приводящих к появлению новых аллелей, второй – изменение частот аллелей и генотипов за счёт отбора, миграций, дрейфа генов, изоляции. Мутационный процесс обеспечивает полиморфизм и гетерозиготность природных популяций. Гетерозиготность популяции служит мерой генетической изменчивости популяции. В настоящее время для оценки генетической изменчивости природных популяций используется метод электрофореза. В человеческой популяции по данным электрофоретических исследований гетерозиготность составляет 6,7%.

Дрейф генов – изменение частот генов в ряду поколений, вызванное случайными причинами. Крайним проявлением дрейфа генов является эффект основателя и «бутылочного горлышка».

Миграции – поток генов из одной популяции в другую, обусловленный перемещением особей.

Естественный отбор – это процесс, способствующий повышению приспособленности и предотвращающий разрушительные последствия всех остальных процессов.

1. Практическая работа по группам (3 чел.) 2 мешочка в каждом 100 кружков (70 чёрных, 30 белых). Чёрный генотип - А, белый - а. В первом мешочке - яйцеклетки, в другом - сперматозоиды. Результаты оформить в таблицы 1,2,3. Кружочки каждый раз возвращают в мешочки и тщательно перемешивают

Таблица 1

Цвет кружков	чёрный чёрный	чёрный белый	белый белый
Генотип	АА	Аа	аа
Число

Таблица 2

♀ /♂	0,7 А	0,3 а
0,7 А	0.49АА	0,21Аа
0,3а	0,21Аа	0,09аа

Таблица 3

Данные	Частота генотипов
АА	Аа	аа	всего
Фактически полученные (р)
Теоретически ожидаемые (g)
Отклонение (d)

χ2=Σ d2/g P>0,05

2. Задачи:

• В популяции беспородных собак города Владивостока было найдено 245 животных коротконогих и 24 с нормальными ногами. Коротконогость у собак - доминантный признак (А), нормальная длина ног - рецессивный (а). Определите частоту аллелей А и а и генотипов АА, Аа и аа в данной популяции.